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福田汽车发动机制造工艺

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放大字体  缩小字体    发布日期:2017-03-11  
北汽福田汽车股份有限公司(简称福田汽车)经过多年发展,现已具备整车四大工艺能力和发动机制造能力,发动机的制造能力也到了一个新的水平。福田汽车股份有限公司下属的发动机厂规划的发动机缸体、缸盖线,由于其加工内容较多,加工中需要多次旋转,优先选择卧式加工中心进行组线,同时为了提高加工效率,实现高效加工,
       北汽福田汽车股份有限公司(简称福田汽车)经过多年发展,现已具备整车四大工艺能力和发动机制造能力,发动机的制造能力也到了一个新的水平。

福田汽车股份有限公司下属的发动机厂规划的发动机缸体、缸盖线,由于其加工内容较多,加工中需要多次旋转,优先选择卧式加工中心进行组线,同时为了提高加工效率,实现高效加工,我们又选用高速加工中心。进口的加工中心主要有日本大隈公司的卧式加工中心、丰田工机卧式加工中心、EX-CELL-O的卧式加工中心,这些设备都四轴可控,三轴可联动加工。

福田汽车的发动机厂目前主要自制是比较关键的工件:缸体、缸盖、曲轴,其主要技术指标如右页表中所示。

为了保证以上技术指标,主要采用了以下设备和工艺:

1.缸孔平台珩磨机

缸孔作为发动机完成燃料压缩、燃烧及爆发做功的能量转换室,与活塞形成发动机的最为重要的摩擦副,承受着各种载荷和温度的剧变,因此缸孔加工工艺的选择将直接影响到发动机的功率输出、机油消耗、尾气排放及发动机的可靠性。

采用了平台珩磨的显著优点为:良好的表面耐磨性;良好的油膜储存性,可使用低摩擦力的活塞环;降低机油消耗;减少磨合时间(几乎可省掉)。平台珩磨一般分为三个阶段(或称三个工序):粗珩、精珩(表面基本结构加工)和平台珩,从而形成理想的缸孔表面,经平台珩磨的缸孔表面质量很高,同时又具有较高和较好的支承率。

2.曲轴孔铰珩珩磨机

曲轴孔是多档的间断长孔,其尺寸精度、圆度、同轴度、表面粗糙度均有严格要求,为保证同轴度的要求,曲轴孔一般采用铰珩工艺,铰珩工艺的关键在于其铰珩珩磨头和实际铰珩过程,铰珩珩磨头已事先设定到工件所要求的最终加工尺寸,一般铰珩的切削过程只需要1~3个往复行程即告完成。通过铰珩后的曲轴孔与轴瓦的钢背贴合非常好。

3.加工中心

加工中心适用于复杂、工序多、精度要求高、需用多种类型普通机床和繁多刀具、工装。其主要加工对象是箱体类零件,如汽车的发动机缸体、缸盖等。箱体类零件在加工中心上加工,一次装卡可以完成普通机床 60%~ 95%的工序内容,零件各项精度一致性好,质量稳定,同时可缩短生产周期,降低成本。

4.曲轴CNC内铣

曲轴CNC内铣加工性能指标要高于普通外铣加工,尤其是对于锻钢曲轴,内铣更有利于断屑。使用内铣后主要特点是:生产效率高、加工精度好、适用范围广和柔性好,其具有代表性的工艺装备有德国HELLER公司开发的数控曲轴内铣机床系列。其主要功能特点有:工件两端电子同步电动机旋转驱动,铣刀跟随连杆颈铣削;对于锻钢毛坯,选用CNC内铣工艺更有利于断屑。

5.加工中心上采用专业刀具复合加工气缸盖气门座、气门导管孔

气门座圈和气门导管的加工是整个气缸盖机械加工的关键,其加工精度对发动机的性能有着重要影响。为保证气门座圈工作锥面对导管孔的跳动、气门座锥面表面粗糙度、气门导管的直线度以及对其外圆同轴度的影响,需要从气门座圈与导管孔底孔的加工、专用复合刀具的采用、刀具材料的选择、冷却方式、切削参数等影响因素来控制满足加工工艺要求,气门导管、气门座安装孔的加工常采用硬质合金复合镗刀一次加工来完成。

6.加工中心加工气缸盖凸轮轴孔

气缸盖凸轮轴孔的直径公差、圆度、粗糙度、同轴度以及孔位置等精度要求都很高,加工难度大。如果5个同轴的凸轮轴孔从两侧加工,加工时,机床回转工作台(B轴)需带工件回转180。由于工作台回转后存在误差,无法保证凸轮轴孔的加工精度,因此只能采用长刀杆,从缸盖一端进刀一次加工完成5个孔。一般在安排工艺时,根据凸轮轴孔的精度要求,将凸轮轴孔的加工分粗加工、半精加工和精加工三步来完成。由于工件凸轮轴孔处结构的限制,精加工的镗刀杆长度直径比大,刀杆刚性降低,因此,精加工镗刀杆应采用PCD支撑导条的结构的整体硬质合金镗刀,且进、排气凸轮轴孔设计采用同一把刀具来加工。

7.曲轴光整机

经过处理的曲轴的表面粗糙度差,为提高表面粗糙度等级,去除曲轴表面的尖角毛刺、棱边倒圆等可以采用曲轴光整机器来实现,经过光整处理的工件不会产生变形,不改变原有尺寸精度等级,但提高了表面粗糙度等级。

8.机器人高压去毛刺机

毛刺是金属切削加工的必然产物,难以完全避免。毛刺的存在,不仅影响产品的外观,而且影响产品的装配、使用性能和寿命。随着高科技的发展、产品性能的提高,对产品质量的要求越来越严格,去除机械零件的毛刺就愈加重要。让机器人按给定轨迹运动利用高压水射流去除机械零件加工毛刺,合金及铸铁件外壳的飞边毛刺,高效节能、洁净环保、无化学污染。

除此之外,缸体、缸盖生产线使用了一些自动化设备,主要有美国MAG公司的高速加工中心组成,缸体还有NAGEL的珩磨自动线、意大利MARPOSS的最终测量机以及国内知名厂家生产的辅机设备组成。其柔性加工方式可以满足多品种的共线生产需要。整条线均采用了机动辊道自动传输,各生产线设置了工序间在线检测功能,配备了气电量仪及在线检测台,所有的气电和电子类量仪均具备了SPC统计功能。为了适应当前发动机生产线的高速、高效的优势,优先选用以下刀具品牌,MAPAL、KENNAmetaL、SANDVIK、WIDIA、Valenite、OSG,并且优先采用机夹不重磨刀具、硬质合金钻头和内冷钻头及立方氮化硼(CBN)等新型材料的刀具。为使刀具的切削性能发挥到最大,所有加工中心刀具均采用中心内冷结构;考虑到高速回转时将会产生很大的离心力,刀体采用高强度铝合金与钢质双金属材料制作。

 
关键词: 缸孔加工
 
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